腫瘤NGS進入自動化時代，臻和科技給出全鏈條整合式解答

如果說2018年，臨床腫瘤NGS檢測進入了合規產品化的元年，那麼這種複雜的技術真正滲透到臨床上適用的各個場景，或許會從2021年開始。

好訊息相繼爆出。作為年度重磅新品，在11月的進博會上，賽默飛和羅氏診斷兩大巨頭默契地釋出了各自的NGS自動化解決方案。其中，賽默飛表示此次釋出的Ion Torrent Genexus高通量測序系統作為首個從樣本到報告全流程實現自動化的NGS一體化系統，是高精密工業製造與高科技生命科學的完美結合，擁有極致的一體化整合，具有極高自動化程度、極簡手動操作、極快檢測速度、極高結果準確性；而羅氏診斷則表示其釋出的AVENIO Edge System全自動NGS建庫工作站，集文庫製備、靶向探針捕獲和文庫質控於一體，突破了高通量測序試驗流程的關鍵門檻。

國內方面，腫瘤NGS頭部廠商也在積極佈局，NGS核酸提取、文庫構建、生信分析、報告解讀等環節相繼實現了自動化。12月中旬，臻和科技在舉行武漢醫學檢驗實驗室開業儀式的同時，宣佈推出“全鏈條整合自動化NGS檢測系統”。據瞭解，自2021年初獲批國內首張專注於結直腸癌的NGS檢測試劑盒產品註冊證以來，臻和科技陸續推出全自動建庫儀、全自動分析一體機等產品。此番進一步升級IVD整體解決方案，真正實現了院內NGS檢測從分散式模組化系統向完整全鏈條的端到端整合，在國內同行中率先跨進完全自動化時代。

臨床落地的最後一公里

如今，腫瘤NGS技術落地臨床的可行性已經在一定程度上得到驗證。

一方面，業內已有十家企業拿下NGS腫瘤檢測試劑盒Ⅲ類醫療器械註冊證，NGS技術在腫瘤用藥方向的上游裝置、檢測試劑及配套軟體，均已獲得產品註冊批准，實現了全流程的臨床應用。另一方面，NGS技術逐步被寫入全球腫瘤診療臨床指南體系。2021年5月，歐洲醫學腫瘤學會（ESMO）正式釋出了的轉移性癌症患者NGS指南，作為醫學界的首個NGS使用指南，它明確了肺癌、乳腺癌、結直腸癌等高發癌種發生發展，與EGFR、BRCA、BRAF等熱門基因位點變異的相互關係，並強調在NSCLC、膽管癌、前列腺癌、卵巢癌中使用腫瘤多基因二代測序。

但在臨床可及性上，腫瘤NGS技術又遭遇了新的挑戰。總體而言，這項前沿技術在臨床落地比想象中複雜。典型困境包括操作繁瑣、實驗難度大、人員要求高、實驗室空間不足，單次操作通量低，臨床樣本的異質性，帶來臨床實驗的多樣性、複雜性，以及環境、裝置、人員等一系列問題導致的實驗不穩定等，在許多原本存在需求的場景，NGS技術並不能很好的嵌入臨床流程，導致整體滲透進展緩慢。

“此外，臨床應用範圍的擴大增加了NGS檢測本身的複雜性，涉及更豐富的檢測產品和方案，從而實驗流程、操作細節也更加多元化，增加了醫生的學習和執行成本。”臻和科技高階IVD運營總監鄭杉先生表示，“這就要求進入院內的NGS解決方案同時具備人工需求少、成本低、耗時、結果準確穩定等特點。”

換言之，NGS技術廣泛應用到臨床場景中，還需要走完滿足可及性的最後一公里，將進一步降低這項技術的臨床應用成本，而這可能比驗證其臨床可行性本身，難度還要大。

“不縮水”的一體化整合

據介紹，臻和科技的全鏈條整合自動化NGS檢測系統將樣本前處理、核酸提取、文庫構建、雜交補獲、高通量測序等溼實驗環節，生信資料分析、醫學註釋解讀、報告出具等幹試驗環節及全流程質控進行了系統整合，實現NGS檢測從樣本到報告一鍵式、智慧化、全自動完成。

執行過程中，NGS試驗涉及的核酸提取、PCR儀、液體工作站、打斷裝置、濃縮儀、測序儀等流程性裝置，酶標儀、核酸片段分析儀等質控裝置，冰箱、儲板棧等樣本儲存設施透過機械臂整合呼叫。“NGS試驗步驟錯綜複雜，我們不會為了自動化而自動化，而是強調實驗與質控流程的完整性，系統化地組合能夠同步進行的環節，以此提升試驗效率。”鄭杉先生指出，“實際上，自動化系統出來的實驗結果靈敏度、準確性往往比同等條件下的人工操作更高，因為它避免了人工操作可能造成的誤差。”

臻和科技全鏈條整合自動化NGS檢測系統 （圖片來源：臻和科技）

頗值得注意的是，檢測準確性的把控方面，臻和科技對包含基因資料在內的院內醫療大資料的整合和開發。具體而言，臻和科技在全鏈條整合自動化NGS檢測系統中嵌入了基於人工智慧並融合了生物資訊與臨床表型資訊的精準醫學知識庫，透過全面、及時更新的臨床醫學知識庫做支撐，彙總患者資訊、臨床資訊、樣本資訊、實驗資料、質控系統等NGS全流程的完整資料流，實現NGS全流程資料的自動蒐集、儲存、動態分析及視覺化展示，實現院內基因檢測大資料的深化整合。從這個意義上講，這套系統其實為院內NGS實驗室搭建起一套以真實資料為平臺的資料平臺，得以全面深化院內腫瘤基因檢測資料的積累與高效利用。

此外，全鏈條整合自動化NGS檢測系統基於一套有機整合各裝置介面的時序軟體體系來控制，實現實時裝置狀態跟蹤與樣本追溯，並全程記錄樣本檢測進度、狀態、實驗裝置及質控引數，及時反饋裝置執行情況。“院內常常會出現多樣本並行的情況，”鄭杉先生強調，“這套軟體系統能夠同時控制複雜多工流，極大提高了樣本運轉效率，進一步壓縮TAT時間，也給醫生帶來更好的使用體驗。”採用全鏈條整合自動化NGS檢測系統，醫院可以靈活地選擇單次執行的樣本數量和檢測流程。。

“透過這套整合系統，實現院內檢測流程人工操作的極簡化，只需要簡單地透過建立實驗流程，裝載實驗耗材，在2~3天真正無人職守的狀態下，獲得臨床檢測報告，大幅提高臨床NGS的檢測的效率。”鄭杉先生表示。

目前，全鏈條整合自動化NGS檢測系統已經完成工程樣機的設計，開始面向大中型醫院展開臨床驗證並探索商業合作的模式。武漢臻和醫學檢驗實驗室開業當天，這個安靜演示移液操作的機器吸引了不少來賓駐足觀看。

與全面的腫瘤NGS產品線協同

武漢臻和醫學檢驗實驗室位於武漢光谷園區的高科醫療器械園，毗鄰華大智造、愛博泰克、希望組、未來組等生命科學頭部企業。這個設在九省通衢之地的醫學檢驗實驗室，是臻和科技在華中地區落下的關鍵一子。

據臻和科技創始人兼CEO杜波先生介紹，武漢臻和醫學檢驗實驗室將重點實現兩方面功能， 第一，承接集團在IVD研發業務上的佈局，建設IVD產品研發中心；為全鏈條整合自動化NGS檢測系統的全國推廣提供技術和市場支撐。第二，以武漢醫學檢驗所為中心，作為與全國醫院合作共建精準醫學實驗室的總部基地，為院內檢測提供醫學和技術支撐。

近年來，NGS技術在各級醫院中的普及程度不斷提高。但具體到不同醫院，他們為患者提供高通量基因測序的實施路徑差別很大。比如，在腫瘤患者相對集中、醫療資源比較豐富的大三甲醫院，有條件引入裝置在院內落地，無疑會大幅提高NGS檢測效率，但更多的醫院或受制於通量，或基礎條件有限，涉及NGS檢測時，仍需要第三方檢驗所做技術支援。有從業者告訴動脈網，患者的NGS檢測需求體量在各級醫院中都保持了相對快速的增長速度。

“為醫院提供NGS檢測服務，必須綜合考慮現階段分級醫療體制下，各級醫院的軟硬體水平的差異，”杜波先生指出，“第三方和院內檢測並行，可能會在NGS檢測臨床普及的過程中持續一段時間，我們也將透過服務和產品相互協同，來保持面向臨床的創新力和服務能力。”

作為國內最早面向臨床提供腫瘤NGS檢測服務的廠商之一，臻和科技已經構建了幾乎最全面的腫瘤NGS產品體系。具體而言，臻和科技打造出了一整套多維分子標誌物檢測的平臺體系，利用NGS高通量測序，提供包含數百個腫瘤相關基因到全外顯子的Panel檢測，可同時檢測單鹼基變異（SNV）、插入缺失突變（Indel）、複製數變異（CNV）、腫瘤突變負荷（TMB）、腫瘤微衛星不穩定性（MSI）、基因融合與重排（Fusion）、微小殘留病變（MRD）、同源重組缺陷（HRD）、組織相容性抗原（HLA）等，為腫瘤精準診療提供國際先進標準的檢測報告。

除了文章開頭提到的結直腸癌NGS檢測試劑盒外，臻和科技還開發了覆蓋靶向藥物敏感性檢測、免疫治療用藥多維評估、化療藥物有效性及毒副作用評估、腫瘤治療伴隨監控、腫瘤早期篩查、腫瘤術後復發風險評估等全週期精準診斷，適用於肺癌、結直腸癌、乳腺癌、神經膠質瘤等實體瘤，針對泛癌種的相關產品也陸續投入商業化應用。

“我們在武漢的佈局，其實是一個檢驗所、兩個技術中心（IVD研發中心、IVD技術支援中心）的結構。”杜波先生表示，“這3個板塊可以有機地共同支撐整體的IVD業務發展，形成從提供基礎的檢測服務，到推進產品開發，利用技術支援中心做產品演示、使用者培訓的完整鏈條。”

按照臻和科技的設想，3大板塊的協同，可以讓NGS技術更高效走出實驗室，普及、便利地在醫院落地，走完向臨床滲透的最後一公里。誠然，腫瘤NGS終會成為患者確有需求時的一種常規選項，自動化或將讓這一刻更快到來。

寫作參考：

《轉移性癌症患者二代測序指南》

未來已來，無需等待 | 賽默飛自動化NGS系統重磅上市

重新定義測序全流程自動化！羅氏診斷全新一代全自動NGS建庫工作站在華上市